автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование рациональных конструктивно-технологических параметров карьерных дизель-троллейвозов

Государственный комитет РС$СР по делам науки, и высшей школы

Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Револвции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт имени Г.В.Плеханова

СЬВКОЗИЧ Константин Григорьевич

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНСГРУКТШО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КАРЬЕРНЫХ ДИЗЕЛЬ-ТРОЛЛЕЙВОЗОВ

Специальность 05.05.06 - "Горные машины"

Автореферат

диссертации на соиокание ученой степени кандидата технических нпук

На правах рукописи

^ьнинград, 1991 г.

Работа выполнена в Киевском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительном институте

Научные руководители: доктор "-ехнических наук,

профессор А.А.Кулешов,

доктор технических наук, профессор В.Г.Мойсеенко

Официальные оппененты: доктор технических наук,

профессор, лауреат Государственной премии СССР З.Л.Сироткин,

кандидат технических наук Э.В.Горшков

Ведущая организация - Среднеазиатский неучно-изследователъский и проектный институт цветной металлургии (Средазнипроцветмет).

Защита состоится п А9 " /У/уЖЛ-^ 1991 г. в " /У"час. "№ "мин, на заседании специализированного совета Д.063.15.12 при Ленинградском горном институте им. Г.Б.Плехенова по адресу: 199026,' г.Ленинград, В-26, 21 линия, д.2, ауд. Е

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ленинградского горного института им. Г.В.Плеханова.

Автореферат разослан " /1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета д.т.н., профессор Горшков Л.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на период до 2000 г. предусмотрено дальнейшее развитие комплексной механизации горнодобывающей промышленности. Важнейшим направлением технического прогресса в области карьерного автотранспорта за этот период будет увеличение грузоподъемности и единичной мощности машин, увеличение срока службы и показателей их надежности.

Увеличение темпов горных работ и глубины карьеров усложняет горнотехнические условия эксплуатации оборудования, что приводит к снижению технико-экономических показателей его использования. Кроме того, загрязнение воздушной среди карьера выхлопными газами дизельных двигателей приводит к простоям горнотранспортного оборудования и большим экономическим потерям. Основным направлением оздоровления экологической обстановки на карьерах является переход на дизель-троллейвозный транспорт. В связи с этим принято решение Совета Министров СССР № ВП 21585 от 02.11.84 о создании отечественных диоель-троллейвозов. Ка Бзлорусском автозаводе изготовлено два опытно-промышленных образца /0П0/ дизель-троллейвоза БелАЗ-75195 на базе автосамосвала БелАЗ-75191, проведены их испытания в условиях Куржуикульс-кого карьера Сохолоаско-Сарбайского ГПО. В результате испытаний установлены основные достоинства и недостатки дизель-троллейвоза го сравнению с базовым автосамосЕалом.

Отсутствие рекомендаций по выбору рациональных параметров дизель-троллейвозного транспорта и опыта его эксплуатации в СССР затрудняет создание новых высокоэффективных машин и не позволяет принимать обоснованные решения при установлении области их применения.

Исходя из вышеизложенного, обоснование рациональных кокст-руктивно-технологических параметров карьерных дизель-троллейвозов и экономически обоснованных условий их применения является актуальной задачей.

Цель работы состоит в разработке методики расчзта рациональных конструктивно-технологических параметров карьерных дизель-троллейвозов, что позволит создать типоразмерный ряд дизель-троллейвозов.

цель работа достигается решением следующих задач исследования: . '"

■I. Определить функциональные зависимости режимов нагрузки тяговых электродвигателей мотор-колес дизель-троллейвозов от горнотехнических условий разработки карьеров.

2. Установить критерии подобия соотношений тягово-скорост-ных параметров дизель-троллейвозов принятого типоразмерного ряде.

3. Экспериментально исследовать транспоргннй цикл дизель-троллейвоза БелАЗ-75155 и его динамические свойства для проверки адекватности полученных теоретических зависимостей.

4. Установить критерии эффективности дизель-троллейвозов и решить оптимизационную задачу по определению рациональных конструктивно-технологических параметров дизель-троллейвозов принятого типоразмерного ряда.

5. Разработать рекомендации по конструктивному совершенствовании дизель-троллейзозоа и их токоприемиого оборудования.

Методики и'оши.-циьокия б;;л'.очзст з себя:

- матемвтичэскео моделирование режимов нагрузки тяговых электродвигателей с использованием методов теории вероятности и теории подобия;

- анализ и обобщенно результатов экспериментальных исследований нагрузочнт режимов тяговых электродвигателей, динамических качеств и техннко-эиономичзеккх показателей дизель-треллей-ьозов;

- экономико-математическое моделирование работы дизель-троллз'/зозоз простого типоразмзрного ряда и техн«ко-эконог.:чсс-¡:::'Л ашр аолучоцлше результатов.

Научная новизна работы.

Разработали научные пркнимпи определения рыионьльных коп-стру;-:тизно-т'ехнолоп!4с!0.:1:х параметров карьерных дизель-троллейвозов типоразмерного ряде на основании:

- закономерностей изменения ре,дама нагрузки тяговых электродвигателей мотор-колес дизель-троллейвоза от горнотехнических условий разработки Карьера, качества дородного покрытия и параметров погрузочцо-трайеаорТного комплекса;

- зависимостей изменения номинальных тягово-скоростных па-ра,'-""ров дизель-троллейвозов типоразмерного ряда от горнотехни-

ческих условий разработки карьеров;

- влияния конструктивно-технологических параметров дизель-троллейвозов типоразмерного ряда на их технико- экономические показатели в различных горнотехнических условиях разработки карьеров.

Достоверность научных положений подтверждается достаточным объемом теоретических и экспериментальных исследованчй, а также удовлетворительной сходимостью результатов /расхождение между опытными и расчетным значениями не превышает 9 %/.

Практическая ценность работы заключается в разработке:

- методики определения рациональных конструктивно- технологических параметров дизель-троллейвозов типоразмерного ряда, представленной в виде формул и программ на ЭВМ;

- методики и программ на ЭВМ по определению репима нагрузки тяговых электродвигателей мотор-колес днзель-троллейвозов в различных горнотехнических условиях их работы;

- методики определения параметров неустановившихся режимов движения дизель-троллейвоза на основе интегрирования уравнения движения с учетом среднеинтегрального параметра, характеризув-

- щего конкретную динамическуя характеристику, дизель-троллейвоза;

- рекомендаций по выбору номинальных тягово-скор^стншс параметров дизель-троллейвозов типоразмерного ряда и расчетов на ЭВМ динамических характеристик машин;

- рекомендаций по выбору рациональных конструктивно-техно- . логических параметров дизель-троллейвозов типоразмерного ряда и экономически обоснованных условий их применения;

- натурного стенда гидропривода подвижного основания токоприемников штангового и пантографмго типа дизель-троллейвоза для получения основных параметров системы, обеспечивающей повышение маневренности машины в троллейном режиме движения при автоматическом отслекивании токоприемниками контактной сети.

Реализация работы. Основные результаты исследования использованы институтом Гипроцветмет при определении областй применения дизель-троллейвозов для условий Сорского молибденового комбината и подготовке технического задания на перспективный дизель-троллейвоз. Ожидаемый экономический эффект от использования рекомендаций исследования составляет 39,7 тыс.руб.

Апробация работы. Основные положения диссертации долочтены

и обсуждены на 46-51 научно-практических конференциях КИСИ в 1986-1990 гг.; на У Всесоюзной конференции по статистике и динамике пространственных конструкций /г.Киев 1986 г./; на П Всесоюзной конференции по механизации и автоматизации земляных работ в строительстве /г.Киев 1986 г./; на региональной научно-технической конференции "Повышение эффективности пшектирования и испытания автомобилей" /г.Горький 1987 г./; на I Всесоюзной научно-практической конференции "Повышение эффективности производства вольфрама, молибдена и сурьмы" /г.Ташкент 1989 г./; на семинарах кафедры горных транспортных машин Ленинградского горного института /1988-1990 г./. •

Публикации, Основные результаты диссертации опубликованы в 9 работах, по ыатериалам диссертации получены 2 авторских свидетельства на изобретение.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 135 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 12 таблиц, список литературы из 76 наименований и 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проведения исследования карьерных дизель-троллейвозов для определения их рациональных конструктивно-технологических параметров и области применения.

В разделе I выполнен анализ изученности проблемы и определены задачи исследования.

Вопросам выбора параметров дизель-генераторной установки и тяговых электродвигателей карьерных автосамосвалов, на базе которых создаются дизель-троллейвозы, и исследованию эксплуатационных режимоз автосамосвалов с электромеханической трансмиссией посвящены работы докторов технических наук, профессоров М.В.Васильева, И.С.Ефремова, А.'А.Кулешова, В.А.Михайлова, М.Г.Потапо-Еа, З.Л.Сироткина, Е.А.Хохлова, А.И.Яковлева, кандидатов технических наук Э.В.Горшкова,- Л.И.Добрых, А.Н.Казареза, А.А.Котяше-ва, В.Л.Могилата, В.А.Осокина, Р.Н.Паращенко, В.П.Смирнова и других авторов.

Результаты исследований опытно-промышленных образцов карьерах дизель-троллейвозов БелАЗ-524-792 к ЕелАЗ-7519г. и рекомендации по области их рационального применения приводятся в раб.о-

тах С.У.Гафзрова, Ю.П.Голгатшсэаа, Э.В.Гортнова, Л.В.Зотова, В.Я.Май!'.газда, А.А.Нзчитайло, 3.Л.Сирсткина, С.М.Тропика,А.С.Фи-делева и других.

Анализ отечественных и эарубезшкх литературных источников показал, что вопросам обоснования параметров карьерных дизель-троллейзозов и определения области ж рационального применения уделено недостаточное внимание. В выполнении* исследованиях чз-нагаптся или технико-экономические аспекты использования дизель-троллсПзозов, или анализ отдельных инженерных проблем, связанных с дополнительном ялектротехничееккм оборудованием и оргснлгацизЯ даергоензбчения дизель-троллейвозсв.

Существующие метода определения номинальных параметров тяговых электродвигателей основываются на тяговых расчетах при заданном графике работы или режиме нагрузки электродвигателей, либо на статистической обработке результатов эксплуатационных испытаний мапин.

Параметры дизель-генераторной установки и тяговых электродвигателей оказывают определяющее влияние на тягсво-скоростнке параметры автосамосвалов, на базе которых создаются дизель-троллейвозы. По параметрам тягового генератора, зависящим от максимального значения мощности дизеля, расходуемой на тягу, выбирают электрические параметры тяговых электродвигателей. Для обеспечения необходимого диапазона регулирования тягово-скоростных параметров карьерных автосамосвалов применяют установленную мощность электродвигателей, превышающую мощность дизеля. Поэтому существующие зависимости тягово-скоростных г.араметроз ав-тэсамосвалов от горнотехнических условий разработки, карьеров обусловлены параметрами дизельного двигателя и не могут быть использованы для определения рациональных конструктивно-технологических параметров дизель-троллейвозов.

Для повышения эффективности карьерных дизель-троллейзозов, еоздазземых на базе типоразчерного ряда большегрузных автосамосвалов, необходимо научно обосновать и экспериментально подтвердить их рациональные конструктивно-технологические параметры и определить области их рационального применения в глубоких карьерах.

Проведенный анализ изученности проблемы позволил сфоруулн-ровать цель и задачи исследования.

В разделе 2 приводятся результаты теоретических исследований режимов нагрузки тяговых электродвигателей и полученные зависимости номинальных тягово-схоростных параметров дизель-троллейвозов принятого типоразмерного ряда от горнотехнических условий разработки карьера на основе допустимого нагрева электродвигателей мотйр-колес за время транспортного цикла.

Фактором, лимитирующим нагрузку тяговых электродвигателей дизель-троллейвозов в сложных горнотехнических условиях глубоких карьеров, является их тепловой баланс. Преодоление крутых уклонов дизель-троллейвозами в выездных траншеях карьерных дорог происходит в реггиме перегрузки электродвигателей. Поэтому мощность длительного режима меньше расчетной на вели-

чину коэффициента перегрузки Кггр , зависящего от условий эксплуатации дизель-троллейвозов

М А- _^_. КВТ {1)

или в электрических параметрах

N - ^ . , кВт «)

ГД® Кп«р~ коэффициент перегрузки; Ч, - грузоподъемность;

.Я - коэффициент тары; -)■' - коэффициент сопротивления качения; 1Р - руководящий уклон; Ър - расчетная скорость движения; к р - фактор обтекаемости дизель-троллейвоза; X лер -средний ток перегрузки; 1Л - напряжение на зажимах электродвигателей; - КПД трансмиссии.

В проведенных ранее исследованиях по дизель-троллейвозко-му транспорту ьет рекомендаций по выбору расчетной скорости ^р , величины руководящего уклона и р , среднего тока пзре-гИ'Зки Ха<рИ коэффициента перегрузки Кпер . В связи с этим указанные параметры, зависящие от условий эксплуатации дизель-троллейвозов, подлежат определении.

Уравнение допустимого нагрева тягоеых электродвигателей за время транспортного цикла дизель-троллейвоза для случая их максимальной температуры имеет вид:

где Та» - длительный ток электродвигателя; сЬ _ коэффициент, учитывающий нагревание тяговых электродвигателей в процессе погрузки; К3 - коэффициент запаса, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между совместно работающими электродвигателями, перегрузки при пуске, а также положенное в основу рассматриваемого метода допущение не учитывать изменение сопротивления обмоток электродвигателя ст температуры; расход квадратичного тока а грузовом направлении; расход квадратичного тока в порожняковом направлении!, 5 ~["'Р .время движения в грузовом напревлении с учетом ожидания погрузки, погрузки и разгрузки дизель-троллейвоза; Тп ~ время движения в порожняковом направлении; уть - число I -ых участков трассы.

В уравнении (3) коэффициент перегрузки введен в виде:

К,«. - к» - Ктг , (4)

где Кп - ксоффициент учета пауз, учитывающий остановки за рейс; Кар - коэффициент учета сложности трассы, учитывающий уровень нагрузки тяговых электродвигателей на уклонах и горизонтальных участках трассы за время движения.

При этом, уравнение (3) первоначально решалось относительно коэффициента учета пауз, который введен как отношение среднего тока нагрузки за рейс Хе, к длительному току 1а* , т.е.

,= Хе/1ис У4810" допущения, что в порожняковом направлении тяговке электродвигатели находятся в динамическом тепловом равновесии. Затем в уравнение допустимого нагретза электродвигателей за время движения дизель-троллейвоза введен коэффициент учета сложности трассы Ктрг Хп/Хс > где, Хп - средний ток перегрузки за время движения в грузовом направлении. После зэд.ены величин токовых нагрузок на уклонах и горизонтальных участках параметрами трассы и дчзель-троллейвоза из выражений (I) и (2), а такие соответствующих преобразований, получены выражения коэффициента учета пауз:

V = ^ (5)

н коэффициента учета сложности трассы:

^ у.. (г^гу'^

(б)

, ^ ) ^

где Хщ- время на ожидйние погрузки, погрузку и разгрузку дизель-троллейвоза; - среднетехническая скорость движения ди-зель-троллейвоз'а; - расстояние транспортирования горной

массы; ¡£1и'. Х1^ - соответственно протяженности наклонных и горизонтальных J/, J -их участков трассы; Оу 1 и„л - соответственно скорости движения на наклонных и горизонтальных -ых участках трассы; + ¡..т)- среднеЕЭЕегенная величина удельного суммарного сопротивления движению по трассе; 11рЛ}- удельное суммарное сопротивление движению на } -ом горизонтальном участке трассы; II,1, П. - соответственно количество наклонных и горизонтальных участков трассы; ^ , ^1 - соответственно ноие-ра горизонтальных и наклонных участков трассы.

Так как уровень допустимой нагрузки тяговых электродвигателей зависит от множества случайных факторов, считаем параметры, Ехсдяш.ие в выражения козфАицнентоь учета сложности трассы К три учета пауз К. п > непрерывными случайными величинами, принимающими различнио значения с определенными вероятностями.

В выражении коэффициента учета пауз (5) случайный величинами являются: в выражении коэффициента учета сложности трассы (б): >-Р", Ъ'^, • В свою очередь, параметры Ъял , ^^ зависят от параметров трассы и потребляемой электродвигателями мощности. Использовав модель"ближайших соседей",эти зависимости представлены в виде:

'^-«(^^^Л^и^'Н) . (7)

и). . (з)

В работе принято допущение, что при разложении в рдц Тейлора функции коэффициента учета сложности трассы и коэффициента учета пауз на большей части спектра случайных величин яеляютпя линейными.

После преобразований, используя символ Кронекера. О;, =

Vй К-1' Раолонениа Функции коэффициента учета сложности трассы имеет вид:

Ктр (го*: ем Ктр|о+£{ -щ, (9)

где колонка параметров.

а.

Здесь обозначено

_ ¿Кт? \ ~ ЭК-

а

, ^ ^ \ I „ (ЗЙТгО;

Н^'З-л), ] - 5п.) •

л

а Кг

V" э-сд1

си^

ВКт

Ъ У'

■ рг>цг. -п га у и"; а по)

После преобразований разложение в ряд Тейлора функции коэффициента учета пауз имеет вид: -

' , Ьп/Хт

Применяя центральную предельную теорему, в работе определены параметры распределения функций коэффициента учета сложности трассы и коэффициента учета пауз: математическое ожидание, дисперсия, сроднее квадрстическое отклонение и плотность вероятности.

В качестве исходных данных для расчета на ЭВМ параметров распределения функций коэффициентов учета сложности трассы и учета пауз приняты: проектные данные на. разработку карьеров, дорожно-транспортные условия, рекомендации по выбору оптимальных параметров погрузочно-транспортных комплексов, экспериментально установленные зависимости скоростей движения дизель-троллейвозов БелЛЗ-75195 и ВзлЛЗ-524-792 от продольных уклонов автодорог. Для определения тягово-скоростных параметров дизель-троллейвозов типоразмернсго ряда использован метод 'подобия. • Формулы подобия имеют вид:

соотношение мощностей ,---

ЯИ + Л) ' пи

соотношение скоростей

• ЧН+АЖ*

—С- , /трч

Ъ (12)

где Кь - поправочный коэффициент, зависящий от стоимости I кВт мощности,электрооборудования и часовой зарплаты водителя с начислениями; Л, N. О - параметры базовой машины; ^«.Ал,

- параметры проектируемой машины.

В результате расчета на ЭВМ установлены: значимость случайных переменных, входящих в выражения (9) и (10) относительно параметров распределения функций коэффициента учета сложности трассы и коэффициента учета пауз, уровни равных значений коэффициентов учета сложности трассы и области вероятных значений коэффициентов учета пауз в зависимости от глубины и схемы вскрытия карьера, средневзвешенных уклонов автодорог и расстояния транспортирования горной массы при расчетных среднетехнических скоростях движения. При этом номинальная мощность тяговых электродвигателей' дизель-троллейвозов определялась в соответствии с теорией нечетких множеств при дочерительной вероятности 95 % (рис. I).

Увеличение мощности тяговых электродвигателей дизель-троллейвозов ограничено базовыми параметрами мотор-колес и осевыми размерим заднего моста машины. В результате анализа соотношения указанных параметров с главными расчетными размерами электродвигателей (диаметра и длины стального пакета якоря) установлено, что перспективными моделями автосамосвалов для переоборудования их в дизель-троллейвозы и увеличения параметров тягового электропривода являются машины грузоподъемностью 110 и 180т.

В разделе 3 изложены результаты экспериментальных исследований дизель-троллейвоза БелАЗ-75195 в условиях экспериментального участка Куржункульского карьера ССГПО.

Исследования транспортного цикла проводились с целью подтверждения полученных теоретических зависимостей и определения технико-экономических показателей дизель-троллейвоза БелАЗ-75195.

Установлены зависимости изменения скорости движения в трол-11.. леи к автономном реетме от продольных уклонов, дорог. Скорость движения груженого дизель-троллейвоза в троллейном режиме на

а)

Ь)

7 г

но

1(0 190 0.т

Рис Л.Зависимость вероятных значений номинальной мощности тягового электродвигателя мо-тор-колсса от 1 рузоподъемности дизель-троллейвоза и горнотех- • нических параметров карьера: а) при петлевых съездах, о)при спиральных съездах, в) при прямых или туннельных съездах: 1-пря Н=1С0 м, 2-при Н=200 м, 3-при Н=300 м, 4-при Н=400 м. п(Я») -математическое ожидание номинальной мощности электро-дригателя.

0> -Ь.Ч

Рис.2. Зависимость уровня нагрузки тягового электродвигателя дизель-троллейвоза БелАЗ-75155 от составляющих времени транспортного цикла: '.-Бремя погрузки, ±г -движение в забое, ■+,, -движение на уклоне, -движение по поверхности ¡'срьсра, -время разгрузки, -движение в по-ряляковоч направлении: - — — теоретические -- экспериментальные данные.

средневзвешенном уклоне 8 % увеличивается по сравнению с автономным режимом с 9-10 км/ч до 17-18 км/ч, среднетехническая скорость на рассматриваемых транспортных схемах увеличивается на 6-9 %, срэднеэксплуатационная - на 5-7 %. При этом техническая производительность дизель-троллейвоза возрастает в среднем на 3-5 %.

Определены наиболее вероятные значения продолжительности операций транспортного цикла и дополнительные затраты времени на прохождение дизель-троллейвозом участков входа в контактную сеть при токоприемниках штангового и пантографного типа.

Оценка режима нагрузки тяговых электродвигателе»"! дизель-троллейвоза по элементам экспериментальной трассы проводилась по величине среднеквадратичной мощности. Полученные донные сравнивались с результатами расчета режима нагрузки электродвигателей на основе коэффициентов учета сложности трассы К-те и учета пауз Кп для условий экспериментальной трассы. Результаты сравнения экспериментальных и расчетных данных свидетельствуют об их удовлетворительном сох'ласовании с погрешностью на превышающей 9 % (рис.2).

Разработан экспериментально-теоретический метод определения параметров неустановившихся режимов движения дизель-трол-лейЕОза.

Путем интегрирования дифференциального уравнения движения дизель-троллейвоза определялся путь и время разгона или замедления машины. При этом сила тяги Рк , входящая в дифференциальное уравнение и зависящая от скорости движения , определялась с учетом среднеинтегрального параметра А , характеризующего конкретную динамическую характеристику конины как

Рк И+А)А/V

Рассматривались три характерных участка кривой динамической характеристики дизель-троллейвоза ВелАЗ-75195, каждый из которых имеет зависимость , где сСь - коэффициент

жесткости Ь -го участка кривой. Приравнивая суммарную площадь под каждой из трех характерных кривых динамической характеристики к площрди, выраженной интегралом ^ *(Д/?>') ск'Ь , было получено соотношение, определяющее средиеинтегральныГ: параметр А .

здесь , «¿*=-Г7?£Г »

' • 6.(1)' \

где Аз ~ средкеинтегральные параметры характерных

участков кривой динамической характеристики; Д)м„ ¡1) соответственно значения коэффициентов жесткос-

ти, скоростей и динамических факторов, снятые с динамической характеристики дизель-троллейвоза.

При определении продолжительности движения дизель-троллейвоза по элементам трассы использовались метод установившихся скоростей и предложенный метод расчета параметров неустановившихся режимов движения. При этом путь равномерного движения определялся как разность между длиной всего элемента трассы и длиной пути, проходимого в неустановившемся режиме. Расхо?у;ение между экспериментальными и расчетными значениями продолжительности движения цизель-троллейвоза по элементам экспериментальной трассы не превышает 7 %.

В разделе 4 приведены исследования по обоснования рациональных конструктивно-технологических параметров дизель-троллейвозов типорззмерного р;'.да и рациональной области их применения.

Определение рациональных областей применения дизель-троллейвозов на основе технико-экономических расчетов сводится к обоснованию и установлению критериев эффективности и основных факторов, подлежащих учету, определению количественных зависимостей между ними и реализации экономико-математической модели на ЭВМ.

3 качестве целевой функции оптимизационной задачи принята сумма удельных приведенных затрат по основным технологическим процессам: п

г -ч £< '¿I £н •*• Зь _ , С -—-;- тЛп. ,

П к

где С - уде.'1:':че приведенные затраты на разработку, транспортирование и разгрузку горной массы дизель-троллейвозами; -капитальные затраты по I. -му технологическому процессу; 9 о ~

эксплуатационные расходы по Ь -му технологическое процессу;

Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных затрат;

Пк - объем перевозок горной массы; ^ - количество технологических процессов. .

При значениях удельных приведенных затрат, различающихся не более, чем на 5 варианты считаются равноценными, и вступают в силу дополнительные критерии эффективности дизель-троллейвозов: максимальная производительность труда обслуживающего экскаваторно-транспортный комплекс и экологическая эффективность.

Пакет программ расчета на ЗВМ показателей эффективности дизель-троллейЕозов типоразмерного ряда включает в себя: определение режима нагрузки тяговых электродвигателей в зависимости от горнотехнических условий разработки карьера; выбор номинальных тягово-скоростных параметров на основе установленного режима нагрузки; расчет динамических характеристик дизель-троллейвозов на основе установленных номинальных тягово-скоростных параметров и универсальных процентных характеристик электродвигателей типа Д' с:.:сг:аг.ного и последовательного возбуждения с напряжением в контектной сети 825 и 1650 В; тяговые расчеты дизель-троллейвоэов с учетом параметров неустановившихся режимов движения; технико-экономические расчеты дизель-троллейвозов и определение критериев их эффективности.

Проведенные исследования позволили установить зависимости изменения показателей эффективности модернизированных дизель-троллейвозов с серийными электродвигателями мотор-колес и специальных дизель-троллейвозов с рекомендованными параметрами тягового элмктропривода от .'срнотехнических условий разработки карьера.

С увеличением глубины карьера от 230 до 400 м снижается годовой расход дизельного топлива на одни дизель-г.роллейвоз в 1,35-1,5 раза. При этом сравнении модернизированных и специальных дизель-троллейвозов показало, что применение последних с электродвигателями мотор-колес последовательного возбуждения на средневзвешенных уклонах 8 % приводит к увеличению расхода дизельного топлива в 1,1-1,2 раза, а установка электродвигателей смешанного возбуэдения позволяет снизить расход топлива в 1,3-1,4 раза.

Годовой расход электроэнергии дизель-троллейвозом возрастает в 1,2-1,25 раза р. увеличением глубины карьера от 200 до 400 м при средневзвешенных уклонах 6 %. С увеличением средневзвешенных уклонов от 6 до 8 % при глубине карьера 300 м, расход электроэнергии на один дизель-троллейвоз увеличивается на 15-20 %. При этом применение электродвигателей смешанного возбуждения обеспечивает снижение расходе электроэнергии на 2035 %.

Применение специальных дизель-троллейвозоц обеспечивает увеличение производительности труда обслуживающего экскаватор-но-транспортный комплекс в 1,15-1,25 раза по сравнению с модернизированными дизель-троллейвозами.

С увеличением глубины карьера от 200 до 400 м экологическая эффективность на один дизель-троллейвоз повышается в 1,251,35 раза.

Повышение мо<цности тяговых электродвигателей специальных дизель-троллейвозов на 25-27 % и применение их на средневзвешенных уклонах 7-8 % при глубине карьера 300-350 м обеспечивает снижение удельных приведенных затрат на 20-28 %. Установлено, что по критерию удельных приведенных затрат специальные дизель-троллейвозы с электродвигателями последовательного и смешанного возбуждения практически равноценны.

В результате реаения оптимизационной задачи установлены условия рационального применения дизель-троллейвоза БелАЗ-75195: объем перевозок горной массы - более 10 млн.т в год,глубина карьера 160-200 м, расстояние транспортирования 3,3-4,2 км при спиральных съездах и средневзвешенных уклонах трассы 5,05,6 %, расстояние транспортирования 2,8-3,4 км при петлевых съездах и средневззепенных уклонах 5,7-6,0 %, и дизель-троллейвоза на базе евт¿самосвала БелАЗ-549 о электродвигателями ДК-722: обьэи перевозок горной массы более 8 млн.т в год, глубина карьера 200-260 м, расстояние транспортирования 3,7-4,7 км при спиральных съездах и средневзвешенных уклонах 5,6-6,2 %; расстояние транспортирования 3,3,-4,0 ку при петлевых съездах и средневзвешенных уклонах 6.1-6,5'$. Это позволило рекомендовать автосамосзалн ВолАЗ-549 в крчоствэ базовой модели для переоборудования чх в модерлизлреванныз дизель-троллейвозы.

Установлены условия рационального применения специальных дизель-троллейвозов: глубина карьера 300-350 м, расстояние транспортирования 4,3-5,0 км при петлевых съездах и средневзвраенных уклонах 6,5-6,7 %, расстояние транспортирования 4,0-5,7 км при спиральных съездах и средневзвешенных уклонах 5,1-6,6 %.

Рекомендуемые конструктивно-технологические параметры перспективных дизель-троллейвоэоз, предназначенных для условий глубоких карьеров, приведены в таблице. Таблица Рекомендуемые хонструктивно-технологичгские параметры перспектинных дизель-троллейвозов

!__Модель__

Параметры ! модошизип6евн1ш5Г! специальный

_1 ?Га0азё~БеЖ5^5^?ПЩ^-Гхи !ЛГСГГЭТ

Грузоподъемность, т 75 ПО 150

Колесная формула 4x2 4x2 4x2

Тяговый электродвигатель - номинальная мощюсть, кВт - способ возбуждения - напряжение в сети, В 360 460^00 540-560 по следо вательный 750-825 1500-1650

Токоприемник г.антогрефиый, отслеживания снабженный системой контактного провода

Скорость движения с грузом, км/ч: на подъеме 8 % на горизонтальных участках Удельные приведенные затраты /относительно базовой модели/, % 19-21 50 84-88 20-23 50 72-75 18-20 50

В разделе 5 приведены рекомендации по конструктивному совершенствованию дизель-троллейвозов, в частности, тскоприемного оборудования..

Необходимость контроля положения токоприемников под контактной сетью усложняет работу водителя, утомляет его, приводит к снижении скорости транспортирования и, тем самым, производительности дизель-троллейвозов.

Предложено дополнительное оборудование для штанговых и пан-тографных токоприемников, обеспечивающее повышение маневренности дизель-троллэйвоза в троллейном режиме движения при автоматическом отслеживании токоприемниками контактных проводов. Дополнительное оборудование включает в себя датчики, соедкненние с электронным блоком, управляющим работой гидропривода, который приЕО-

дит в движение подвижную раму с установленными на ней токоприемниками.

Разработан и испытан натуральный стенд гидропривода подвижного основания токоприемников и электронный блок управления гидроприводом. Предложенное устройство обеспечивает смещение подвижного основания с токоприемниками при маневрировании дизель-троллейвоза дополнительно вправо-влево до I м.

Заключение.

В диссертационной работе дано решение актуальней задачи обоснования и программного обеспечения методов определения рациональных конструктивно-технологических парг «етров дизель-троллейвозов, предназначенных для условий глубоких карьеров.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволили получить следующие результаты:

Разработаны математические модели расчета номинальной мощности тяговых электродвигателей мотор-колес дизель-троллейвозов, коэффициентов учета пауз и учета сложности трассы, позволяющие прогнозировать режим нагрузки электродвигателей в зависимости от глубины и схемы вскрытия карьера, продольных уклонов дорог и качества дорожного покрытия, а также параметров экскаветорно-транспортного комплекса.

Установлены зависимости номинальной мощности электродвигателей мотор-колес от грузоподъемности дизель-троллейвозов и горнотехнических условий разработки карьера. На основе анализа соотношения главных расчетных размеров электродвигателей с базовыми параметрами г.отор-колес и осевыми размерами заднего мое- . та машин определены ограничения для рекомендованных параметров-тягового электропривода.

Предложен метод определения параметров неустановившихся режимов движения дизель-троллейвоза по элементам трассы, основанный на интегрировании уравнения движения с учетом параметров динамической характеристики маишрг.

Экспериментальные исследования позволили выявить характерные особенности тягового режима'дизель-троллейвоза, наиболее вероятнее значения продолжительности операций транспортного цикла и э:ссп уатациглыые показатели работы дизель-троллейвоьа при раз-

личных транспортных схемах.

Сравнение экспериментально установленных режимов нагрузки тяговых электродвигателей и динамических свойств дизель-троллейвоза с полученными в работе теоретическими зависимостями для условий экспериментальной трассы подтверждает их адекватность с погрешностью, не превышающей 9 %.

Разработана экономико-математическая модель работы модернизированных и специальных дизель-троллейвозов в карьере и установлено влияние их конструктивно-технологических параметров на показатели эффективности в различных горнотехнических условиях разработки карьера. Сравнение показателей эффективности " условий рационального применения дизель-троллейвозов БелЛЗ-75195 и на базе автосамосвала БалАЗ-549 позволило рекомендовать последний для карьеров глубиной 200-260 м, ограниченных в плане.

Увеличение номинальных параметров электродвигателей специальных дизель-троллейвозов на 25-27 % обеспечивает повышение их эффективности в сложных горнотехнических условиях глубоких карьеров. Установлены условия рационального применения специ-ьлыагс дкз^ль-троллейвозов: глубина карьера 300-350 м, расстояние транспортирования 4,3-5,0 км при петлевых схоздэх и средневзвешенных уклонах 6,5-7,5 %, расстояние транспортирования 4,85,7 км при спиральных съездах и средневзвешенных уклонах 6,16,6 %. При этом удельные приведенные затраты по основным технологическим процессам снижаются на 20-28 %.

Результаты исследования по обоснованию рациональных конст-руктивно-технолог;гческих параметров карьерных дизель-троллейвозов использованы институтом Гипроцветмет при определении области рационального применения дизель-Троллейвозов для условий карьера Сорского молибденового комбината и подготовке технического задания на перспективный дизель-троллейвоз. Ожидаемый годовой экономический эффект составляет 39,7 тыс.рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Фиделев A.C., Сивкович К.Г. Опти,газация параметров отечественных дизель-троллейвозов //Промышленный транспорт.-1936-» 6.- С.5-6.

2. Фиделев A.C., Сивкович К,Г. Конструирование отечествен-

них дизель-троляейвозов //Шахтный карьерный транспорт.-1986, вып.10.- С.265-271.

3. Фиделев A.C., Сивкович К.Г. Основные параметры отечественных дизель-троллейвозов //Горный журнал. Известия ВУЗов. -1956.- № 10.- С.36-38.

4. Сиэкович К.Г. Обеспечение эффективности дизель-троллейвозов //Горные строительные и дорояные машины: Республиканский ыеэгаед.научн.-техн.сб. - К.: Техника,1986, вып.39,- С.100-102.

5. Сивкович К.Г. Аналитические основы обоснования параметров дизель-троллейвозов: II Всесоюзная конференция по механизации и автоматизации земляных работ в строительстве: Тезисы докл. /Киевский инж.-стр. ин-т.-К., 1986.-С.ПО.

6.' Фаделев A.C., Сивкович К.Г., Ольховец М.П. Усовершенствованный токоприемник с индуктивными датчиками пантографа дизель-троллейвоза //Горный журнал.-1987.- 4.- С.52-53.

7. Сивкович К.Г. Влияние условий применения перспективных дизель-троллейвозов на их тягово-мощностные параметры //Горныа строительные и дорожные машины: Респ.менЕед.научн.-техн.сб.-К.: Техника, 1988, енп.41,- С.67-69.

8. Сивкович К.Г., Чопнюк D.B., Шутовский O.U. Моделирование режимов работы дизель-троллейвозоа при статистическом подходе к учету влияния горнотехнических параметров разработки карьеров: Всесоюзная нау-шо-практическая конфзренция "Повглго-ниа эффективности производства вольфрама, молибдена и сурьмы": Тезисы докл. /Средазняпромцветмет, Тазкент.-1990,- 0.16.

Э. A.C. № 1414675 СССР. Токоприемник транспортного средства.-Опубл. 07.08.89, Ю » 29 (авторы изобрел. ваделев A.C., Оиикиенко A.C., Слвког;;ч Ii.Г., Ольхсзец М.П,).

1С. A.C. Р 1546304 СССР. Токоприешик троллейвоза.-Опубл. 28.02.SO, Kl »8 (авторы изобрет. Ольховец М.П., Сивкович К.Г., Оншснекко A.C., Гладких М.А.).

II. Сивкович К.Г., Ольховец М.П., Снжизнко A.C., Рыбалка Б.Г. Новое токоприемноо оборудование для дйзель-троллййво-зоа //Горный журнал.- 1990.- tf',8.- С.42-13. •

Отпечатано.з оглеле ОиВП ин-тз "Укргипровод*оэ" ^аказ R 471 Тира» 120 экз. г.Киса, ул.Урицкого, Ц5. 1991г.